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c++中如何使用priority_queue实现堆排序_c++优先队列堆排序方法

下次还敢

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发布时间:2025-09-25 20:21:01

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来源于php中文网

原创

使用priority_queue可实现堆排序:1. 将数组元素插入优先队列(默认最大堆);2. 依次取出堆顶并输出,得到降序序列;3. 使用greater构造最小堆可得升序。时间复杂度O(n log n),空间复杂度O(n),非原地排序,适合快速实现与教学演示。

c++中如何使用priority_queue实现堆排序_c++优先队列堆排序方法

在C++中,priority_queue 是基于堆(通常是最大堆)实现的容器适配器。利用它的特性可以轻松完成堆排序任务。虽然 priority_queue 默认只能访问顶部元素(即最大值),但我们可以借助它来对数组进行排序。

使用 priority_queue 实现堆排序的基本思路

堆排序的核心是利用堆的性质:每次取出堆顶元素(最大或最小),然后重新调整堆。priority_queue 内部自动维护这个过程:

  • 将所有元素插入 priority_queue(默认为最大堆)
  • 依次取出堆顶元素并存入结果数组
  • 最终得到一个从大到小的序列;若需从小到大,则可逆序输出或使用最小堆

代码示例:默认最大堆排序(降序)

#include iostream>
#include
#include
using namespace std;

int main() {
    vector arr = {4, 1, 3, 2, 16, 9, 10, 14, 8, 7};
    priority_queue pq(arr.begin(), arr.end()); // 构建最大堆

    cout     while (!pq.empty()) {
        cout         pq.pop();
    }
    cout     return 0;
}

实现升序排序(使用最小堆)

priority_queue 默认是最大堆,要实现升序排序(即每次取最小值),需要自定义比较方式构造最小堆:

#include
#include
#include
using namespace std;

int main() {
    vector arr = {4, 1, 3, 2, 16, 9, 10, 14, 8, 7};
    // 使用 greater 构造最小堆
    priority_queue, greater> pq(arr.begin(), arr.end());

    cout     while (!pq.empty()) {
        cout         pq.pop();
    }
    cout     return 0;
}

注意事项与性能说明

虽然用 priority_queue 做排序简单直观,但要注意以下几点:

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  • 时间复杂度为 O(n log n),和标准堆排序一致
  • 空间复杂度为 O(n),因为额外使用了 priority_queue 容器
  • 不是原地排序,无法替代 inplace_heap_sort 等算法
  • 适合快速实现、教学演示或对代码简洁性要求高的场景

基本上就这些。用 priority_queue 实现堆排序,重点在于理解其底层堆结构和出入队机制。操作简单,适合日常使用。

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